RU2573732C2 - Programmable logical device - Google Patents
Programmable logical device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573732C2 RU2573732C2 RU2014107336/08A RU2014107336A RU2573732C2 RU 2573732 C2 RU2573732 C2 RU 2573732C2 RU 2014107336/08 A RU2014107336/08 A RU 2014107336/08A RU 2014107336 A RU2014107336 A RU 2014107336A RU 2573732 C2 RU2573732 C2 RU 2573732C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistors
- group
- inverters
- transmitting
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления систем логических функций в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС).The invention relates to computer technology and can be used to calculate systems of logical functions in programmable logic integrated circuits (FPGA).
Известно программируемое логическое устройство, содержащее первую, вторую и третью группы D-триггеров количеством по m·2n (n - число входных переменных, m - число выходных функций), третью группу D-триггеров количеством 2(n-1)m, группу m(n-1) элементов И, счетчик, группу m·2n элементов И с тремя состояниями на выходе, дешифратор, группу m(n-1) элементов ИЛИ, вторую группу m·2n элементов И с тремя состояниями на выходе и m блоков вычисления функций, каждый блок вычисления функций содержит группу 4·2n элементов И с тремя состояниями на выходе, два D-триггера, Т-триггер, RS-триггер фиксации импульса, пять элементов ИЛИ, три элемента И, четыре инвертора, n групп элементов 2·2 НЕ-И-ИЛИ (в каждую i-ю группу входит 2n-1 элементов, i=1,n), элемент задержки, дополнительную группу элементов И с тремя состояниями на выходе (патент РФ №2146840 от 20.03.2000, кл. G11C 17/00, G06F 7/00).A programmable logic device is known that contains the first, second, and third groups of D-flip-flops of m · 2 n each (n is the number of input variables, m is the number of output functions), the third group of D-flip-flops of 2 (n-1) m, group m (n-1) AND elements, counter, a group of m · 2 n AND elements with three output states, a decoder, a group of m (n-1) OR elements, a second group of m · 2 n AND elements with three output states and m blocks calculation functions, each function calculating unit comprises a
Недостатком известного устройства являются высокие аппаратурные затраты, выраженные в количестве транзисторов, на реализацию логической функции в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС).A disadvantage of the known device is the high hardware costs, expressed in the number of transistors, for the implementation of a logical function in programmable logic integrated circuits (FPGAs).
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является программируемое логическое устройство, содержащее группу n инверторов, n групп передающих транзисторов (n - число входных переменных) по 2i,i=1,n транзисторов в группе, группу 2n инверторов настройки, выходной инвертор, входы n переменных, группу 2n входов настройки, выход устройства,The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a programmable logic device containing a group of n inverters, n groups of transmitting transistors (n is the number of input variables), 2 i , i = 1, n transistors in a group, a group of 2 n inverters settings, output inverter, inputs of n variables, group of 2 n configuration inputs, device output,
причем затвор каждого нечетного транзистора i-й группы передающих транзисторов i=1, n подключен к выходу i-го инвертора группы n инверторов, затвор каждого четного транзистора i-й группы передающих транзисторов подключен к i-му входу входов n переменных, истоки 2n транзисторов n-ой группы подключены к выходам инверторов группы 2n инверторов настройки, входы которых являются группой 2n входов настройки, стоки четных и нечетных транзисторов n-ой группы объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-1 транзисторов n-1-ой группы, стоки которых объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-2 транзисторов n-2-ой группы, стоки двух последних транзисторов 1-ой группы объединены и подключены ко входу выходного инвертора, выход которого является выходом устройства (Строганов А., Цыбин С. Программируемая коммутация в ПЛИС: взгляд изнутри // Компоненты и технологии. - 2010. - №11. С.56-62 Рис.9, [Электронный ресурс]. - URL: http://www.kit-e.ru/articles/plis/2010_11_56.php 12.11.12 г.).moreover, the gate of each odd transistor of the i-th group of transmitting transistors i = 1, n is connected to the output of the i-th inverter of the group of n inverters, the gate of each even transistor of the i-th group of transmitting transistors is connected to the i-th input of the inputs of n variables,
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является невозможность реализации более одной функции в одном устройстве, в связи с чем для реализации m функций необходимо m устройств, что в свою очередь приводит к высоким аппаратурным затратам в количестве транзисторов на реализацию систем логических функций большого числа переменных в ПЛИС.A disadvantage of the known device adopted as a prototype is the inability to implement more than one function in one device, and therefore, m devices require m devices to implement m functions, which in turn leads to high hardware costs in the number of transistors for implementing logical functions systems of a large number of variables in FPGA.
Это обусловлено следующими обстоятельствами. Технические средства прототипа ориентированы на реализацию в зависимости от настройки одной конкретной логической функции n переменных в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ). Для реализации системы из m логических функций этих же n переменных необходимо m устройств, хотя конституенты (элементы СДНФ) могут в этих функциях повторяться.This is due to the following circumstances. The technical means of the prototype are oriented towards implementation, depending on the configuration of one particular logical function of n variables in perfect disjunctive normal form (SDNF). To implement a system of m logical functions of the same n variables, m devices are needed, although constituents (SDNF elements) can be repeated in these functions.
В связи с этим, значительно возрастают аппаратные затраты в количестве транзисторов на реализацию систем из m логических функций одних и тех же n переменных даже для относительно небольших n - порядка 8…10.In this regard, the hardware costs in the number of transistors for implementing systems of m logical functions of the same n variables even increase for relatively small n - of the order of 8 ... 10.
В настоящее время в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) ведущих фирм наметился переход на программируемые логические устройства (называемые еще логическими элементами LUT - Look Up Table) 6,7 переменных, однако в основном используются блоки 4, 5 переменных.Currently, in leading programmable logic integrated circuits (FPGAs) of leading companies there has been a transition to programmable logic devices (also called LUTs - Look Up Table) of 6.7 variables, however, blocks of 4.5 variables are mainly used.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения - содержит группу n инверторов, n групп передающих транзисторов (n - число входных переменных) по 2i,i=1,n транзисторов в группе, группу 2n инверторов, инвертор, входы n переменных, затвор каждого нечетного транзистора i-й группы передающих транзисторов i=1, n подключен к выходу i-го инвертора группы n инверторов, затвор каждого четного транзистора i-й группы передающих транзисторов подключен к i-му входу входов n переменных.Signs of the prototype, which coincides with the essential features of the claimed invention - contains a group of n inverters, n groups of transmitting transistors (n is the number of input variables), 2 i , i = 1, n transistors in a group, a group of 2 n inverters, an inverter, inputs of n variables, the gate of each odd transistor of the i-th group of transmitting transistors i = 1, n is connected to the output of the i-th inverter of the group of n inverters, the gate of each even transistor of the i-th group of transmitting transistors is connected to the i-th input of the inputs of n variables.
Задачей изобретения является обеспечение возможности реализации нескольких функций в одном устройстве и тем самым снижение аппаратных затрат на реализацию систем логических функций большого количества переменных в ПЛИС.The objective of the invention is to enable the implementation of several functions in one device and thereby reduce hardware costs for the implementation of logical functions of a large number of variables in the FPGA.
Поставленная задача была решена за счет того, что в заявляемом устройстве, содержащем группу n инверторов, n групп передающих транзисторов (n - число входных переменных) по 2i,i=1,n транзисторов в группе, группу 2n инверторов, инвертор, входы n переменных, причем затвор каждого нечетного транзистора i-й группы передающих транзисторов i=1,n подключен к выходу i-го инвертора группы n инверторов, затвор каждого четного транзистора i-й группы передающих транзисторов подключен к i-му входу входов n переменных,The problem was solved due to the fact that in the inventive device containing a group of n inverters, n groups of transmitting transistors (n is the number of input variables), 2 i , i = 1, n transistors in the group, a group of 2 n inverters, inverter, inputs n variables, and the gate of each odd transistor of the i-th group of transmitting transistors i = 1, n is connected to the output of the i-th inverter of the group of n inverters, the gate of each even transistor of the i-th group of transmitting transistors is connected to the i-th input of the inputs of n variables,
дополнительно введены 2n блоков конституент нуля, и m блоков вычисления функций,additionally introduced 2 n blocks of zero constituent, and m blocks of function calculation,
причем вход инвертора подключен к шине «ноль вольт», выход инвертора подключен к истокам двух транзисторов 1-й группы передающих транзисторов, стоки транзисторов 1-й группы передающих транзисторов подключены к объединенным истокам четных и нечетных четырех транзисторов 2-ой группы передающих транзисторов, и так далее, то есть объединенные истоки четных и нечетных транзисторов из 2n-1 транзисторов n-1-ой группы подключены к стокам 2n-2 транзисторов n-2-ой группы, i=1,n, стоки транзисторов из 2n транзисторов последней, n-ой группы подключены ко входам инверторов группы 2n инверторов и к выходам соответствующего из 2n блоков конституент нуля,, входы которых подключены к соответствующим переменным входов n переменных или инверсий переменных с выходов соответствующих для реализации конституенты нуля инверторов группы n инверторов, выходы инверторов группы 2n инверторов подключены к 2n входам конституент СДНФ m блоков вычисления функций, группы 2n входов которых являются m группами настроечных входов устройства, а выходы m блоков вычисления функций являются выходами устройства,moreover, the inverter input is connected to a zero volt bus, the inverter output is connected to the sources of two transistors of the first group of transmitting transistors, the drains of transistors of the first group of transmitting transistors are connected to the combined sources of even and odd four transistors of the second group of transmitting transistors, and so on, that is, the combined sources of even and odd transistors from 2 n-1 transistors of the n-1st group are connected to the drains of 2 n-2 transistors of the n-2nd group, i = 1, n, the drains of transistors from 2 n transistors last, nth group connected to the input
каждый блок реализации конституенты нуля содержит n передающих транзисторов, истоки которых объединены и являются выходом блока, стоки которых объединены и подключены к шине «ноль вольт», затворы транзисторов подключены к соответствующим разрядам переменных n входов переменных, либо к инверсиям переменных с выходов соответствующих инверторов группы n инверторов, так, что в j-m блоке реализации конституенты нуля формируется отрицание конституенты единицы с десятичным номером j-1,each implementation block of the zero constituent contains n transmitting transistors, the sources of which are combined and are the output of the block, the drains of which are combined and connected to the zero-volt bus, the gates of the transistors are connected to the corresponding bits of the variables n variable inputs, or to the inversions of the variables from the outputs of the corresponding inverters of the group n inverters, so that in the jm block for the implementation of the constituent zero, a denial of the constituent unit with decimal number j-1 is formed,
каждый j-ый блок вычисления функций содержит группу 2n передающих транзисторов, истоки которых подключены к выходам соответствующим из 2n инверторов группы 2n инверторов для включения соответствующего набора в соответствующую функцию, стоки передающих транзисторов объединены и подключены ко входу инвертора, выход которого является выходом блока, затворы передающих транзисторов подключены к соответствующим разрядам j-ой группы групп настроечных входов устройства.each j-th block of function calculation contains a group of 2 n transmitting transistors, the sources of which are connected to the outputs of 2 n inverters of a group of 2 n inverters to include the corresponding set in the corresponding function, the drains of the transmitting transistors are combined and connected to the input of the inverter, the output of which is the output unit, the gates of the transmitting transistors are connected to the corresponding bits of the j-th group of the device configuration input groups.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - содержит 2n блоков конституент нуля, и m блоков вычисления функций, вход инвертора подключен к шине «ноль вольт», выход инвертора подключен к истокам двух транзисторов 1-ой группы передающих транзисторов, стоки транзисторов 1-ой группы передающих транзисторов подключены к объединенным истокам четных и нечетных четырех транзисторов 2-ой группы передающих транзисторов, и так далее, то есть объединенные истоки четных и нечетных транзисторов из 2n-1 транзисторов n-1-ой группы подключены к стокам 2n-2 транзисторов n-2-ой группы, i=1,n, стоки транзисторов из 2n транзисторов последней, n-ой группы подключены ко входам инверторов группы 2n инверторов и к выходам соответствующего из 2n блоков конституент нуля, входы которых подключены к соответствующим переменным входов n переменных или инверсий переменных с выходов соответствующих для реализации конституенты нуля инверторов группы n инверторов, выходы инверторов группы 2n инверторов подключены к 2n входам конституент СДНФ m блоков вычисления функций, группы 2n входов которых являются m группами настроечных входов устройства, а выходы m блоков вычисления функций являются выходами устройства,Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype — contains 2 n blocks of zero constituent, and m function calculation blocks, the inverter input is connected to the “zero volt” bus, the inverter output is connected to the sources of two transistors of the 1st group of transmitting transistors, the drains of transistors 1- the second group of transistors are connected to transmit the combined origins of odd and even four transistors 2nd group transmitting transistors, and so on, i.e. the combined sources of odd and even transistors of 2 n-1 n-transistors 1st group s are connected to the drains of two n-2 transistors are n-2nd group, i = 1, n, the transistors drains of 2 n final transistors, n-th group are connected to the inputs of
каждый блок реализации конституенты нуля содержит n передающих транзисторов, истоки которых объединены и являются выходом блока, стоки которых объединены и подключены к шине «ноль вольт», затворы транзисторов подключены к соответствующим разрядам переменных n входов переменных, либо к инверсиям переменных с выходов соответствующих инверторов группы n инверторов, так, что в j-m блоке реализации конституенты нуля формируется отрицание конституенты единицы с десятичным номером j-1,each implementation block of the zero constituent contains n transmitting transistors, the sources of which are combined and are the output of the block, the drains of which are combined and connected to the zero-volt bus, the gates of the transistors are connected to the corresponding bits of the variables n variable inputs, or to the inversions of the variables from the outputs of the corresponding inverters of the group n inverters, so that in the jm block for the implementation of the constituent zero, a denial of the constituent unit with decimal number j-1 is formed,
каждый j-ый блок вычисления функций содержит группу 2n передающих транзисторов, истоки которых подключены к выходам соответствующим из 2n инверторов группы 2n инверторов для включения соответствующего набора в соответствующую функцию, стоки передающих транзисторов объединены и подключены ко входу инвертора, выход которого является выходом блока, затворы передающих транзисторов подключены к соответствующим разрядам j-ой группы групп настроечных входов устройства, на i-ый вход которой, i=1,2n, подается единица, если i-ая конституента единицы входит в СДНФ реализуемой j-ой функции и ноль - если не входит.each j-th block of function calculation contains a group of 2 n transmitting transistors, the sources of which are connected to the outputs of 2 n inverters of a group of 2 n inverters to include the corresponding set in the corresponding function, the drains of the transmitting transistors are combined and connected to the input of the inverter, the output of which is the output of the block, the gates of the transmitting transistors are connected to the corresponding bits of the jth group of groups of tuning inputs of the device, to the i-th input of which, i = 1,2n, one is supplied if the i-th constitution of the unit is included in the SDNF of the implemented j-th function and zero - if not.
Отличительные признаки в сочетании с известными позволяют реализовать в одном устройстве не одну, а несколько функций - систему логических функций, зависящих от одних и тех же членов совершенной дизъюнктивной нормальной формы (СДНФ), путем включения или не включения их путем настройки в различные m функций, что позволяет снизить аппаратные затраты в количестве транзисторов на реализацию систем логических функций большого количества переменных в ПЛИС.Distinctive features in combination with the known ones make it possible to implement in one device not one but several functions - a system of logical functions depending on the same members of a perfect disjunctive normal form (SDNF), by turning them on or off by setting them in different m functions, which allows to reduce hardware costs in the number of transistors for the implementation of logical functions of a large number of variables in the FPGA.
Введение 2n блоков конституент нуля обеспечивает исключение состояний неподключенных («оборванных») входов инверторов группы 2n инверторов при реализации одного из 2n путей в «дереве передающих транзисторов», пирамидально построенного из n групп передающих транзисторов (n - число входных переменных) по 2i,i=1,n транзисторов в группе, для каждого выходного инвертора создается альтернативная цепочка в виде конституенты нуля в 2n блоках конституент нуля, гарантированно переводящая выход соответствующего инвертора в единицу подключением шины «ноль вольт» хотя бы по одной переменной в случае неактивации данного пути в дереве транзисторов. Так, для конституенты единицы х1х2х3х4 (номер 15) альтернативная цепочка - конституента нуля имеет вид:
Введение m блоков вычисления функций позволяет путем настройки обеспечивать включение или не включение членов СДНФ в различные m функций.The introduction of m function calculation blocks allows, by tuning, to ensure the inclusion or not inclusion of SDNF members in various m functions.
Изменение связей по сравнению с известным устройством обеспечивает «разворот», «реверс» устройства - для реализации дешифрации конституент СДНФ путем передачи по одному из 2n путей в «дереве передающих транзисторов» логического нуля не к корню «дерева», а от «корня», что фиксируется активным нулем на выходе одного из 2n инверторов группы 2n инверторов.Changing the connections in comparison with the known device provides a “turn”, a “reverse” of the device — to implement decryption, the SDNF constituent by transmitting one of the 2 n paths in the “transmitting transistor tree” from a logical zero not to the root of the “tree”, but from the “root” that is fixed by an active zero at the output of one of 2 n inverters of the group of 2 n inverters.
На фиг.1 изображена схема электрическая структурная программируемого логического устройства.Figure 1 shows an electrical structural diagram of a programmable logic device.
На фиг.2 - схема электрическая функциональная j -го блока из 2n блоков конституент нуля,
На фиг.3 - схема электрическая функциональная j -го блока из m блоков вычисления функций,
На фиг 4 - график изменения выигрыша в количестве транзисторов при использовании одного предлагаемого устройства вместо m устройств - прототипов при количестве функций m=8.On Fig 4 is a graph of changes in the gain in the number of transistors when using one of the proposed device instead of m devices - prototypes with the number of functions m = 8.
На фиг 5 - график изменения выигрыша в количестве транзисторов при использовании одного предлагаемого устройства вместо m устройств - прототипов при количестве функций m=16.In Fig. 5 is a graph of the change in gain in the number of transistors when using one proposed device instead of m devices - prototypes with the number of functions m = 16.
На фиг 6 - график изменения выигрыша в количестве транзисторов при использовании одного предлагаемого устройства вместо m устройств - прототипов при количестве функций m=32.On Fig 6 is a graph of changes in the gain in the number of transistors when using one proposed device instead of m devices - prototypes with the number of functions m = 32.
Программируемое логическое устройство содержитThe programmable logic device contains
группу n инверторов 1, n групп передающих транзисторов 2 (n - число входных переменных) по
Затвор каждого нечетного транзистора i-й группы передающих транзисторов 2 i=1,n подключен к выходу i-го инвертора группы n инверторов 1, затвор каждого четного транзистора i-й группы передающих транзисторов 2 подключен к i-му входу входов п переменных 7, вход инвертора 4 подключен к шине «ноль вольт» 10, выход инвертора 4 подключен к истокам двух транзисторов 1-ой группы передающих транзисторов 2.1, стоки транзисторов 1-ой группы передающих транзисторов 2.1 подключены к объединенным истокам четных и нечетных четырех транзисторов 2-ой группы передающих транзисторов 2.2, и так далее, то есть объединенные истоки четных и нечетных транзисторов 2 из 2n-1 транзисторов n-1-ой группы подключены к стокам 2n-2 транзисторов п-2-ой группы, i=1,n, стоки транзисторов из 2n транзисторов последней, n-ой группы подключены ко входам инверторов группы 2n инверторов 3 и к выходам соответствующего из 2n блоков конституент нуля 5, входы которых подключены к соответствующим переменным входов n переменных 7 или инверсий переменных с выходов соответствующих для реализации конституенты нуля инверторов группы n инверторов 1, выходы инверторов группы 2n инверторов 3 подключены к 2n входам конституент СДНФ m блоков вычисления функций 6, группы 2n входов которых являются m группами 9.1…9.m настроечных входов устройства, а выходы m блоков вычисления функций 6 являются выходами 8.1…8.m устройства.The gate of each odd transistor of the i-th group of transmitting transistors 2 i = 1, n is connected to the output of the i-th inverter of the group of
Каждый блок реализации конституенты нуля содержит n передающих транзисторов 11, истоки которых объединены и являются выходом блока, стоки которых объединены и подключены к шине «ноль вольт» 12, затворы транзисторов подключены к соответствующим разрядам переменных выходов переменных 7, либо к инверсиям переменных с выходов соответствующих инверторов группы n инверторов 1, так, что в j-m блоке реализации конституенты нуля формируется отрицание конституенты единицы с десятичным номером j-1.Each block of realization of the zero constituent contains n
Каждый j-ый блок вычисления функций 6 содержит группу 2n передающих транзисторов 13, истоки которых подключены к выходам соответствующим из 2n инверторов группы 2" инверторов для включения соответствующего набора в соответствующую функцию, стоки передающих транзисторов 13 объединены и подключены ко входу инвертора 14, выход которого является выходом блока, затворы передающих транзисторов подключены к соответствующим разрядам j-ой группы 9.j групп 9 настроечных входов устройства, на i-ый вход которой, i=l,2n, подается единица, если i-ая конституента единицы входит в СДНФ реализуемой j-ой функции и ноль - если не входит.Each j-th block of
Программируемое логическое устройство работает следующим образом:A programmable logic device operates as follows:
1.Режим программирования. В этом режиме на m групп 2n настроечных входов 9 устанавливаются сигналы настройки m логических функций, зависящих не более чем от n переменных.1. Programming mode. In this mode, the
Если i-ая конституента входит в j-ю логическую функцию, то на входе 9.j.I группы 9.j из m групп 2n настроечных входов 9 устанавливается единица и ноль - в противном случае. Таким образом программируются все необходимые m блоков вычисления функций 6 путем активации затворов соответствующих транзисторов 13.If the ith constituent is included in the jth logical function, then at the input 9.jI of group 9.j of m groups of 2 n
Пример. Пусть, например, необходимо реализовать следующую систему из семи логических функций, зависящих от четырех переменных y2y1x2xz:Example. Suppose, for example, you need to implement the following system of seven logical functions depending on four variables y 2 y 1 x 2 x z :
y2(t+1)=4,5,6,7,12,13,14,15;y 2 (t + 1) = 4,5,6,7,12,13,14,15;
y1(t+1)=0,1,2,3,4,5,6,7,14,15;y 1 (t + 1) = 0,1,2,3,4,5,6,7,14,15;
z1=0,1,2,3;z 1 = 0,1,2,3;
z2=4,5,6,7,14,15;z 2 = 4,5,6,7,14,15;
z3=12,14;z 3 = 12.14;
z4=8,9;z 4 = 8.9;
z5=10,ll.z 5 = 10, ll.
В известном устройстве возможна реализация только одной из этих семи функций. В связи с этим требуется 7 известных устройств.In the known device, only one of these seven functions can be implemented. In this regard, 7 known devices are required.
В предлагаемом устройстве настраиваются семь блоков вычисления функций 6.1-6.7 по входам настройки 9.1-9.7 в соответствие с таблицей 1:In the proposed device, seven function calculation blocks 6.1-6.7 are configured according to the configuration inputs 9.1-9.7 in accordance with table 1:
2. Режим вычислений. В этом режиме на входы n переменных 7 поступают значения входных переменных, причем активируется (становится равным нулю) выход i-го инвертора из группы 2n инверторов 3, если на входах n переменных 7 установлен двоичный код, соответствующий десятичному числу i. То есть реализуется один из 2n путей в обратном дереве транзисторов 2 с выхода инвертора 4 - логическая единица подается на вход инвертора 3.i. Этот путь фиксируется активированием затворов всех транзисторов в нем сигналами входов n переменных 7 и выходов инверторов группы n инверторов 1.2. The mode of calculation. In this mode, the values of the input variables are received at the inputs of
При этом в i-м из 2n блоков конституент нуля 5.i затворы всех транзисторов 11.i не активированы, а во всех остальных, кроме i-го, активирован хотя бы один затвор транзисторов 11, что обеспечивает подключение шины «ноль вольт» 12 ко входам всех, кроме 3.i инвертора, что фиксирует их выходы в неактивном (единичном) состоянии.Moreover, in the ith of 2 n blocks, the zero constituent 5.i has the gates of all transistors 11.i not activated, and in all the rest, except the i-th, at least one gate of the
Соответственно активируются входы инверторов 14 в тех блоках из m блоков вычисления функций 6, которые настроены на включение набора (конституенты) i - через i-ый транзистор 13. Поэтому на соответствующих выходах 8 появляются логические единицы.Accordingly, the inputs of
Так, для настройки приведенного выше примера, в случае установки на входах n переменных 7 (7.4, 7.3, 7.2, 7.1) двоичного набора y2y1x2x1 равного 1110 - активируется цепочка транзисторов, соответствующая конституенте
, логическая единица с выхода инвертора 4 поступает на вход инвертора 3.15, на выходе которого формируется логический ноль.So, to configure the above example, if you set n variables 7 (7.4, 7.3, 7.2, 7.1) of the binary set y 2 y 1 x 2 x 1 equal to 1110 at the inputs, the transistor chain corresponding to the constitution is activated , the logical unit from the output of the
При этом в блоке 5.15 реализующем конституенту нуля №14 (15-1)
, которая на наборе переменных 1110 равна нулю
В блоке 5.14, например, реализующем конституенту нуля
, которая на наборе переменных 1110 не равна нулю
Далее, в блоках вычисления функций 6.1, 6.2, 6.4, 6.5, которые настроены в соответствии с таблицей 1 на включение конституенты 14 активируются входы инверторов 14. Поэтому на соответствующих выходах 8.1, 8.2, 8.4, 8.5 появляются логические единицы, что означает равенство единице функцийFurther, in the function calculation blocks 6.1, 6.2, 6.4, 6.5, which are configured in accordance with Table 1 to enable
y2(t+1),y1(t+1),z2,z3,y 2 (t + 1), y 1 (t + 1), z 2 , z 3 ,
в рабочие (единичные) наборы которых входит конституента 14.in the working (single) sets of which the constitution is included 14.
Оценка технико - экономической эффективностиAssessment of technical and economic efficiency
Сравним по сложности L известное программируемое устройство - LUT L(n) и предложенное - DC LUT (Ldc). Сложность прототипа, реализующего одну функцию, определяется выражением:In complexity L, we compare the well-known programmable device, LUT L (n) and the proposed one, DC LUT (Ldc). The complexity of the prototype that implements one function is determined by the expression:
гдеWhere
2n+1-2+2=2n+1 2 n + 1 -2 + 2 = 2 n + 1
транзисторов в дереве передающих транзисторов+два транзистора в выходном инверторе 4,transistors in the tree of transmitting transistors + two transistors in the
2n2n
транзисторов в группе инверторов 1,transistors in the
2·2n 2 · 2 n
транзисторов в группе инверторов 3.transistors in the
Сложность предлагаемого, реализующего m функций от n переменных, определяется выражением:The complexity of the proposed, realizing m functions of n variables, is determined by the expression:
гдеWhere
2n+1-2+2=2n+1 2 n + 1 -2 + 2 = 2 n + 1
транзисторов в дереве передающих транзисторов+два транзистора в инверторе 4,transistors in the tree transmitting transistors + two transistors in the
2n2n
транзисторов в группе инверторов 1,transistors in the
2·2n 2 · 2 n
транзисторов в группе инверторов 3,transistors in the
m2n+2·mm2 n + 2m
транзисторов в m блоках вычисления функций 6,transistors in m function calculation blocks 6,
n·2n n2 n
транзисторов в блоках конституент нуля 5.transistors in blocks constituent zero 5.
Таким образом, получаем выигрыш:Thus, we get a gain:
Графики выигрыша представлены на Фиг.4-6Win graphs are shown in FIGS. 4-6
Фиг.4. Изменение выигрыша в количестве транзисторов при использовании одного предлагаемого устройства вместо m устройств - прототиповFigure 4. The change in the gain in the number of transistors when using one of the proposed device instead of m devices - prototypes
при m=8.at m = 8.
Фиг.5. Изменение выигрыша в количестве транзисторов при использовании одного предлагаемого устройства вместо m устройств - прототиповFigure 5. The change in the gain in the number of transistors when using one of the proposed device instead of m devices - prototypes
при m=16.at m = 16.
Фиг.6. Изменение выигрыша в количестве транзисторов при использовании одного предлагаемого устройства вместо m устройств - прототипов6. The change in the gain in the number of transistors when using one of the proposed device instead of m devices - prototypes
при m=32.at m = 32.
Таким образом, возможен выигрыш от нескольких десятков процентов при m=8 до сотен процентов m=16, 32.Thus, a gain of several tens of percent is possible with m = 8 to hundreds of percent m = 16, 32.
Так, для приведенного примера n=4, m=7 (необходимо одно предлагаемое устройство против 7 устройств - прототипов) получаем выигрыш 45,6%:So, for the given example n = 4, m = 7 (you need one proposed device against 7 devices - prototypes) we get a gain of 45.6%:
Достижение технического результата изобретения подтверждается приведенными оценками.The achievement of the technical result of the invention is confirmed by the above estimates.
Claims (1)
отличающееся тем, что дополнительно введены 2n блоков конституент нуля и m блоков вычисления функций, причем вход инвертора подключен к шине «ноль вольт», выход инвертора подключен к истокам двух транзисторов 1-й группы передающих транзисторов,
сток первого транзистора 1-й группы передающих транзисторов подключен к объединенным истокам первого и второго из четырех транзисторов 2-й группы передающих транзисторов,
сток второго транзистора 1-й группы передающих транзисторов подключен к объединенным истокам третьего и четвертого из четырех транзисторов 2-й группы передающих транзисторов,
сток первого транзистора 2-й группы передающих транзисторов подключен к объединенным истокам первого и второго из восьми транзисторов 3-й группы передающих транзисторов,
сток второго транзистора 2-й группы передающих транзисторов подключен к объединенным истокам третьего и четвертого из восьми транзисторов 3-й группы передающих транзисторов,
сток третьего транзистора 2-й группы передающих транзисторов подключен к объединенным истокам пятого и шестого из восьми транзисторов 3-й группы передающих транзисторов,
сток четвертого транзистора 2-й группы передающих транзисторов подключен к объединенным истокам седьмого и восьмого из восьми транзисторов 3-й группы передающих транзисторов,
транзисторы в группах 3, 4… n-2 соединены аналогично, объединенные истоки четных и нечетных передающих транзисторов из 2n-1 транзисторов n-1-й группы подключены к стокам соответствующих 2n-2 транзисторов n-2-й группы, i=1,n, стоки 2n транзисторов последней, n-й группы подключены ко входам инверторов группы 2n инверторов и к выходам соответствующего из 2n блоков конституент нуля, входы которых подключены к соответствующим переменным входов n переменных или инверсий переменных с выходов соответствующих для реализации конституенты нуля инверторов группы n инверторов, выходы инверторов группы 2n инверторов подключены к 2n входам конституент СДНФ m блоков вычисления функций, группы 2n входов которых являются m группами настроечных входов устройства, а выходы m блоков вычисления функций являются выходами устройства,
при этом каждый блок реализации конституенты нуля содержит n передающих транзисторов и шину «ноль вольт», истоки передающих транзисторов объединены и являются выходом блока, стоки которых объединены и подключены к шине «ноль вольт», затворы транзисторов подключены к соответствующим разрядам переменных выходов переменных либо к инверсиям переменных с выходов соответствующих инверторов группы n инверторов, так что в j-m блоке реализации конституенты нуля формируется отрицание конституенты единицы с десятичным номером j-1,
при этом каждый j-й блок вычисления функций содержит группу 2n передающих транзисторов и инвертор, истоки передающих транзисторов подключены к выходам соответствующим из 2n инверторов группы 2n инверторов для включения соответствующего набора в соответствующую функцию, стоки передающих транзисторов объединены и подключены ко входу инвертора, выход которого является выходом блока, затворы передающих транзисторов подключены к соответствующим разрядам j-й группы групп настроечных входов устройства, на i-ый вход которой, i=1,2n, подается единица, если i-я конституента единицы входит в СДНФ реализуемой j-й функции, и ноль - если не входит. A programmable logic device containing a group of n inverters, n groups of transmitting transistors (n is the number of input variables) by
characterized in that 2 n blocks of zero constituent and m function calculation blocks are additionally introduced, the inverter input connected to a zero volt bus, the inverter output connected to the sources of two transistors of the 1st group of transmitting transistors,
the drain of the first transistor of the 1st group of transmitting transistors is connected to the combined sources of the first and second of four transistors of the 2nd group of transmitting transistors,
the drain of the second transistor of the 1st group of transmitting transistors is connected to the combined sources of the third and fourth of four transistors of the 2nd group of transmitting transistors,
the drain of the first transistor of the 2nd group of transmitting transistors is connected to the combined sources of the first and second of eight transistors of the 3rd group of transmitting transistors,
the drain of the second transistor of the 2nd group of transmitting transistors is connected to the combined sources of the third and fourth of eight transistors of the 3rd group of transmitting transistors,
the drain of the third transistor of the 2nd group of transmitting transistors is connected to the combined sources of the fifth and sixth of eight transistors of the 3rd group of transmitting transistors,
the drain of the fourth transistor of the 2nd group of transmitting transistors is connected to the combined sources of the seventh and eighth of eight transistors of the 3rd group of transmitting transistors,
transistors in groups 3, 4 ... n-2 are connected in a similar way, the combined sources of even and odd transmitting transistors from 2 n-1 transistors of the n-1 group are connected to the drains of the corresponding 2 n-2 transistors of the n-2 group, i = 1, n, drains of 2 n transistors of the last, nth group are connected to the inputs of the inverters of the group of 2 n inverters and to the outputs of the corresponding of 2 n blocks of zero constants, the inputs of which are connected to the corresponding variables of the inputs of n variables or inversions of the variables from the outputs corresponding to the implementation constituents of zero inverters gru PP n inverters, inverter outputs of a group of 2 n inverters connected to 2 n inputs of the SDNF constituent m function calculation blocks, groups of 2 n inputs of which are m groups of device configuration inputs, and the outputs of m function calculation blocks are device outputs,
in this case, each implementation block of the zero constitution contains n transmitting transistors and a zero volt bus, the sources of the transmitting transistors are combined and are the output of the unit, the drains of which are combined and connected to the zero volt bus, the gates of the transistors are connected to the corresponding bits of the variable variable outputs or to the inversions of the variables from the outputs of the corresponding inverters of the group of n inverters, so that in the jm block of the implementation of the constituent zero, the denomination of the constituent unit with decimal number j-1 is formed,
each j-th block of function calculation contains a group of 2 n transmitting transistors and an inverter, the sources of transmitting transistors are connected to the outputs of 2 n inverters of a group of 2 n inverters to include the corresponding set in the corresponding function, the drains of the transmitting transistors are combined and connected to the inverter input whose output is the output of block valves transmitting transistors connected to the corresponding j-th discharge group groups tuners inputs to i-th input of which, i = 1,2 n, is fed edi Itza, if the i-th unit is included in the constituent PDNF implemented the j-th function, and zero - if not included.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014107336/08A RU2573732C2 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Programmable logical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014107336/08A RU2573732C2 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Programmable logical device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014107336A RU2014107336A (en) | 2015-08-27 |
RU2573732C2 true RU2573732C2 (en) | 2016-01-27 |
Family
ID=54015474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014107336/08A RU2573732C2 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Programmable logical device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2573732C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653304C1 (en) * | 2017-09-11 | 2018-05-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1159066A1 (en) * | 1983-06-13 | 1985-05-30 | Харьковское Высшее Командно-Инженерное Училище Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И. | Programmable logic matrix |
SU1233274A1 (en) * | 1984-03-19 | 1986-05-23 | Минское Высшее Инженерное Зенитное Ракетное Училище Пво | Programmed logic module |
RU2146840C1 (en) * | 1997-10-01 | 2000-03-20 | Тюрин Сергей Феофентович | Programmable gate |
EP1046982A2 (en) * | 1990-05-10 | 2000-10-25 | Xilinx, Inc. | Programmable logic device |
US6188240B1 (en) * | 1998-06-04 | 2001-02-13 | Nec Corporation | Programmable function block |
RU2503993C1 (en) * | 2012-04-26 | 2014-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
-
2014
- 2014-02-25 RU RU2014107336/08A patent/RU2573732C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1159066A1 (en) * | 1983-06-13 | 1985-05-30 | Харьковское Высшее Командно-Инженерное Училище Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И. | Programmable logic matrix |
SU1233274A1 (en) * | 1984-03-19 | 1986-05-23 | Минское Высшее Инженерное Зенитное Ракетное Училище Пво | Programmed logic module |
EP1046982A2 (en) * | 1990-05-10 | 2000-10-25 | Xilinx, Inc. | Programmable logic device |
RU2146840C1 (en) * | 1997-10-01 | 2000-03-20 | Тюрин Сергей Феофентович | Programmable gate |
US6188240B1 (en) * | 1998-06-04 | 2001-02-13 | Nec Corporation | Programmable function block |
RU2503993C1 (en) * | 2012-04-26 | 2014-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СТРОГОНОВ А., ЦЫБИН С. ПРОГРАММИРУЕМАЯ КОММУТАЦИЯ В ПЛИС: ВЗГЛЯД ИЗНУТРИ в: "КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ", 2010, N 11, с.56-62, рис. 9, 12. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653304C1 (en) * | 2017-09-11 | 2018-05-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014107336A (en) | 2015-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9887698B2 (en) | Internal clock gated cell | |
RU2542920C2 (en) | Logic module | |
WO2009013422A3 (en) | Reconfigurable logic cell made up of double-gate mosfet transistors | |
EP3308462B1 (en) | Feedback latch circuit | |
Shanta et al. | Design of a reconfigurable chaos gate with enhanced functionality space in 65nm cmos | |
US9100011B1 (en) | Pipelined direct drive routing fabric | |
RU2573732C2 (en) | Programmable logical device | |
WO2016178232A3 (en) | Ring oscillator test circuit | |
Balaji et al. | Low power and high speed synchronous circuits using transmission gates | |
RU2547229C1 (en) | Programmable logic device | |
Aradhya et al. | Design and performance comparison of adiabatic 8-bit multipliers | |
Moretó et al. | Prime divisors of orders of products | |
RU2013136438A (en) | PULSE SELECTOR | |
RU2544750C1 (en) | Programmable logic device | |
US9941867B1 (en) | Circuit and method for universal pulse latch | |
Chervyakov et al. | Research of effective methods of conversion from positional notation to RNS on FPGA | |
RU2549158C1 (en) | Logic converter | |
RU2637462C1 (en) | Programmable logical device | |
RU2653304C1 (en) | Programmable logic device | |
Dugganapally et al. | Multi-level, memory-based logic using CMOS technology | |
RU2601145C1 (en) | Programmable logic device | |
RU2602780C2 (en) | Programmable logic device | |
RU2805759C1 (en) | Programmable logic device | |
RU2542907C1 (en) | Logic converter | |
RU2546316C1 (en) | Logic module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190226 |